一种激光热模光刻用抗氧化保护装置

1.本实用新型涉及一种光刻用抗氧化保护装置，特别是基于激光热模光刻的抗氧化保护装置。


背景技术：

2.基于激光热模光刻技术的微纳结构制备技术，作为一种新型微纳结构制备技术，具有工艺步骤简单、可跨尺度刻写等优点，在集成电路元器件的制备加工领域具有巨大的应用前景。一般是通过高真空薄膜沉积系统沉积无机光刻胶薄膜，然后经过无掩膜激光直写光刻等曝光手段在光刻胶表面形成微纳结构，然后利用干法或湿法工艺完成各种不同基底上微纳结构的制备。基于激光热模光刻技术的微纳结构制备工艺，主要包括光刻薄膜沉积、曝光、显影等步骤，较传统的光刻制备方式有所简化。
3.但是研究人员发现，基于激光热模光刻的无机相变薄膜材料制备的微纳结构的图形保真度和良品率，受环境因素波动较大。刻写环境中的水分子和氧气分子对薄膜材料造成的影响难以忽略，该因素造成显影时微纳结构破碎，微纳图形结构不完整，图形保真度下降等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服了上述现有技术的不足，提供了一种基于激光热模光刻曝光用抗氧化保护装置。
5.为达到上述目的，本实用新型的技术具体解决方案如下：
6.一种激光热模光刻用抗氧化保护装置，包括惰性气体钢瓶和透明保护罩箱体，所述的透明保护罩箱体侧壁上方设有进口孔，侧壁下方设有出口孔，所述钢化气瓶通过管路依次经第一节流阀、压力表、第二节流阀和进口孔通入所述透明保护罩箱体内，所述的出口孔外接设有呼吸阀的管路；所述透明保护罩箱体内侧壁上还设置有干燥室，供干燥剂放置；所述的透明保护罩箱体上设有进线硅胶；所述的透明保护罩箱体上设有取样窗口，用于无掩膜激光直写光刻系统中样品的取放，该取样窗口外设有透明门板，所述的取样窗口的四周设有硅胶密封环，使门板和取样窗口密封贴合。
7.所述的惰性气体钢化气瓶中气体为氩气或者氮气。
8.保护罩内侧设置有干燥室，所述干燥室中设有干燥剂，所述的干燥剂为无水硫酸镁或无水氯化钙或二水氯化钙。
9.所述的干燥剂为无水硫酸镁或无水氯化钙或二水氯化钙。
10.所述的节流阀、呼吸阀的接口处都缠绕有生胶带。
11.与现有技术相比，本实用新型的技术效果如下：
12.1)结合本实用新型抗氧化保护罩和无掩膜激光直写光刻系统，减少无机光刻胶薄膜在曝光过程的氧化程度，有效地实现了任意微纳图形结构的图形保真度和结构完整性。优化了激光热模光刻微纳结构的制备工艺，为其在半导体行业的广泛应用奠定基础；
13.2)本实用新型激光热模光刻用抗氧化保护装置防护效果好，节能减排，操作步骤简单。
附图说明
14.图1本实用新型作用于一种基于激光热模光刻的微纳结构制备流程示意图；
15.图2本实用新型基于激光热模光刻的抗氧化保护罩示意图；
16.图中：1、惰性气体钢瓶；2、第一节流阀；3、压力表；4、硅胶密封环；5、透明保护罩箱体；6、干燥室；7、取样窗口；8、呼吸阀；9、第二节流阀；10、进线硅胶
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，但不应以此限制本实用新型的保护范围。
18.如图1所示，本实用新型抗氧化保护装置作用于激光热模光刻工艺中，具体作用方式如下：
19.a)在k9玻璃基底上采用高真空磁控溅射技术沉积一层硫系无机相变材料 aginsbte薄膜，厚度大概在20nm左右；
20.b)本实用新型采用含有内置惰性气体ar气保护的抗氧化保护罩，进行沉积后薄膜的防护。减少空气中的氧气与样品上的相变薄膜材料在曝光过程中的氧化过程，改变薄膜的性质，影响显影后的图形结构的完整。该激光热模光刻用抗氧化保护罩箱体采用透明亚克力板制备，包括惰性气体气瓶，沿该气瓶方向依次是导气管、节流阀、取物板固定器、透明压克力保护罩、干燥剂存放室、取物窗口、呼吸阀。惰性气体为ar气，干燥剂为无水硫酸镁。将所述的镀有硫系相变材料aginsbte薄膜的k9玻璃基片置于保护罩中，在干燥的惰性气体ar气的氛围中将样品曝光，该气氛的保护实现了刻写时相变薄膜的环境气体由含有大量氧气和水分的空气环境变成含有大量惰性气体且水分较少的干燥环境，从而有效减少相变薄膜的氧化反应，实现刻写曝光时相变薄膜的环境保护；
21.c)采用波长为405nm的激光束对镀有aginsbte相变薄膜的氧化硅基片在保护罩中进行激光直写曝光，曝光功率为70mw，曝光区域为晶态结构，未曝光区为沉积态；
22.d)采用显影液对激光曝光作用后的薄膜进行选择性湿法刻蚀，显影温度为23℃，显影时间为25s，形成具有微纳结构的aginsbte图形层
23.如图2所示，提供一种抗氧化保护装置，具体如下：
24.包括惰性气体钢瓶1和透明保护罩箱体5，所述的透明保护罩箱体5侧壁上方设有进口孔，侧壁下方设有出口孔，所述钢化气瓶1通过管路依次经第一节流阀2、压力表3、第二节流阀9和进口孔通入所述透明保护罩箱体5内，所述的出口孔外接设有呼吸阀8的管路；所述透明保护罩箱体5内侧壁上还设置有干燥室6，供干燥剂放置；所述的透明保护罩箱体5上设有进线硅胶10；所述的透明保护罩箱体5 上设有取样窗口7，用于无掩膜激光直写光刻系统中样品的取放，该取样窗口7外设有透明门板，所述的取样窗口7的四周设有硅胶密封环4，使门板和取样窗口7 密封贴合。


技术特征：
1.一种激光热模光刻用抗氧化保护装置，其特征在于，包括惰性气体钢瓶(1)和透明保护罩箱体(5)，所述的透明保护罩箱体(5)侧壁上方设有进口孔，侧壁下方设有出口孔，所述惰性气体钢瓶(1)通过管路依次经第一节流阀(2)、压力表(3)、第二节流阀(9)和进口孔通入所述透明保护罩箱体(5)内，所述的出口孔外接设有呼吸阀(8)的管路；所述透明保护罩箱体(5)内侧壁上还设置有干燥室(6)，供干燥剂放置；所述的透明保护罩箱体(5)上设有进线硅胶(10)；所述的透明保护罩箱体(5)上设有取样窗口(7)，用于无掩膜激光直写光刻系统中样品的取放，该取样窗口(7)外设有透明门板，所述的取样窗口(7)的四周设有硅胶密封环(4)，使门板和取样窗口(7)密封贴合。2.根据权利要求1所述的一种激光热模光刻用抗氧化保护装置，其特征在于，所述的惰性气体钢瓶(1)中气体为氩气或者氮气。3.根据权利要求1所述的一种激光热模光刻用抗氧化保护装置，其特征在于，保护罩内侧设置有干燥室，所述干燥室中设有干燥剂，所述的干燥剂为无水硫酸镁或无水氯化钙或二水氯化钙。4.根据权利要求1所述的一种激光热模光刻用抗氧化保护装置，其特征在于，所述的干燥剂为无水硫酸镁或无水氯化钙或二水氯化钙。5.根据权利要求1所述的一种激光热模光刻用抗氧化保护装置，其特征在于，所述的节流阀(2)、呼吸阀(8)的接口处都缠绕有生胶带。

技术总结
一种激光热模光刻用抗氧化保护装置，包括惰性气体钢瓶和透明保护罩箱体，透明保护罩箱体侧壁上方设有进口孔，侧壁下方设有出口孔，惰性气体钢瓶通过管路依次经第一节流阀、压力表、第二节流阀和进口孔通入所述透明保护罩箱体内，所述的出口孔外接设有呼吸阀的管路；透明保护罩箱体内侧壁上还设置有干燥室，供干燥剂放置；透明保护罩箱体上设有取样窗口，用于无掩膜激光直写光刻系统中样品的取放，该取样窗口外设有透明门板。本实用新型可以有效减少空气中的水分子和氧气分子与无机相变薄膜材料发生反应，进而减小对后续显影的影响。作为无机相变光刻胶曝光用抗氧化保护装置，大大提高了激光热模光刻曝光和显影工艺的良品率。高了激光热模光刻曝光和显影工艺的良品率。高了激光热模光刻曝光和显影工艺的良品率。


技术研发人员：王璐 魏劲松 郑金轮 高天宇 王阳 周圣明
受保护的技术使用者：中国科学院上海光学精密机械研究所
技术研发日：2021.12.20
技术公布日：2022/7/5